CN103203530B - 一种脉冲mig焊接电弧控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲MIG焊接电弧控制方法，该方法采用焊丝送进速度信号的开环前馈控制方式和电弧长度信号的闭环负反馈控制方式共同控制脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率，以便保持焊丝送进速度和熔化速度的动态平衡，并且在焊接电流调节(通过送丝速度调节)、送丝速度扰动或电弧长度扰动发生时维持系统的电弧长度不变和熔滴的射流过渡方式不变。此外，还公开了采用所述方法和系统用于脉动送进方式焊接控制焊缝熔深和成形的新工艺。

Description

一种脉冲MIG焊接电弧控制方法

技术领域

本发明涉及焊接方法和设备，特别是一种脉冲MIG焊接电弧控制方法。

背景技术

脉冲MIG焊方法，又称为脉冲熔化极惰性气体保护焊，熔化电极为焊丝，保护气体的主体为惰性气体，占总的保护气体流量的80％以上。脉冲MIG焊的焊接电流采用脉冲电流波形，其目的在于可以在较低的平均电流下获得优越的熔滴射流过渡方式。焊接熔滴过渡处于射流过渡方式时电弧十分稳定，无焊接飞溅，电弧热输入和穿透较强，焊缝成形很好，焊缝质量较高。直流MIG焊要在焊丝的临界电流值以上才能获得射流过渡方式，脉冲MIG焊的峰值电流超过焊丝临界电流值获得射流过渡，但是它的平均焊接电流很低，广泛用于对焊接质量要求较高的合金钢结构焊接和有色金属焊接，尤其是上述金属的中、薄板结构的焊接。

脉冲MIG焊在维弧和脉冲期间分别采用什么样的电源外特性对电弧的稳定性影响甚大，国内外学者对此进行了大量的研究。在维弧期间，因为维弧电流很小，如果采用恒压电源外特性，当扰动出现时会引起维弧电流变化较大，导致电弧熄灭或者维弧电流过大产生熔滴的大滴过渡方式，使电弧的稳定性和射流过渡方式受到破坏。所以，维弧期间最适宜采用的电源外特性是恒流特性。在维弧期间采用恒流外特性的条件下，如果脉冲期间也采用恒流特性，电弧将完全丧失自调性能，电弧弧长将完全失去适应性和稳定性。所以为了使电弧获得一些自调性能，在脉冲期间只好采用恒压电源外特性。

为了照顾到维弧期间燃弧稳定性，维弧期间选择了恒流电源外特性；由于使用了恒流特性，扰动导致弧长变化时维弧电流不变，这样脉冲MIG焊电弧在维弧期间就失去了弧长的自调性能；在脉冲期间虽然使用了恒压外特性，但是为了保证稳定的熔滴射流过渡方式，脉冲电流变化量也不宜过大。所以，对于传统的脉冲MIG焊电弧，维弧期间没有自调性能，脉冲期间的自调性能十分有限，整个电弧的自调性能很差，当扰动出现时弧长的稳定性和适应性较差。由于传统的脉冲MIG焊电弧控制系统在原理上存在电弧弧长自调性能较差的缺陷，导致它在应用中存在下列几个严重的问题：

第一、电源脉冲参数配置十分复杂，使用操作难度较大。

针对某一焊接电流，脉冲MIG的电源脉冲参数设置包括维弧电流Ib、维弧宽度Tb、脉冲电压Up、脉冲宽度Tp、和送丝速度Vf。由于电弧的弧长自调性能很差，上述参数的设置必须很精确，使电弧在所设置参数下产生的焊丝熔化速度准确等于设定的送丝速度，否则弧长会大大偏离正常范围，甚至不能获得正常的电弧。而且，除了获得正常的弧长外，同时还要保证获得熔滴的射流过渡方式，这就大大增加了参数设置和系统使用的难度。

第二、电弧自调性能差，弧长受扰动时弧长稳定性和适应性差；

由于弧长受扰动时，电流和焊丝熔化速度的变化量很小，电弧弧长的恢复能力很差，电弧的弧长稳定性和适应性很差。

第三、熔滴过渡稳定性差。

由于电弧弧长自调性能较差，弧长受到扰动时，弧长变化较大，恢复时间较长，恒压电源特性提供的脉冲电流变化较大，当脉冲电流小于临界电流时，射流过渡方式受到破坏，产生大滴过渡方式。

第四、改善电弧弧长稳定性与改善熔滴过渡稳定性互相矛盾。

对于传统的脉冲MIG焊接电弧控制系统，它的电弧弧长稳定性和熔滴过渡稳定性都比较差。而且，由于它的弧长自调性能是靠脉冲电流幅值的变化量来获得的。但是，电弧受到扰动时，脉冲电流变化量越大，熔滴过渡稳定性越差，因此，对于传统的脉冲MIG焊电弧控制系统的控制模式，电弧弧长稳定性的改善与熔滴过渡稳定性的改善是相互矛盾的。

针对传统系统存在的上述缺点，同行进行了一系列研究，但是问题还没有完全得到解决。研究工作和主要技术方案有下列几个方面：

a.针对电源脉冲参数配置十分复杂的缺点，开发成功脉冲参数与送丝速度的一元化调节系统。采用单片机专家系统为相应的每一送丝速度Vf配置一组电弧脉冲参数，包括维弧电流Ib、维弧宽度Tb、脉冲电压Up、脉冲宽度Tp。每组脉冲参数都经过工艺实验来配置，使之在对应的送丝速度Vf下获得最佳的弧长和射流过渡方式。使用时只需调节送丝速度Vf，脉冲参数自动调出，实现了焊接参数的一元化调节，解决了脉冲参数人工配置十分复杂的缺点。但是脉冲MIG电弧焊其余三个问题依然存在，当弧长扰动(如焊工手把抖动)时，电弧弧长的稳定性差，熔滴的射流过渡方式容易受到破坏。

b.为了避免或减少弧长扰动对电弧弧长和熔滴稳定性的影响，一些同行研究成功焊枪高度控制系统，力图避免或减少由于焊枪高度变化导致对弧长扰动。但是，如果弧长扰动不是来自焊枪高度变化，或者当焊接系统属于半自动系统(焊枪人工操作，生产上应用最为普遍)时，上述技术措施就完全失效了。

c.在自动焊的条件下，比较容易做到焊枪与工件之间的距离不变。这时，当弧长变化时，焊丝的干伸长度也伴随变化；反过来，通过控制干伸长度，也就控制了弧长，因为焊枪与工件之间的距离不变，一些同行通过补偿或控制焊接时的干伸长度来控制电弧长度。但是，在焊接过程中焊丝送丝的干伸长度是不容易测量的。由于焊丝干伸长度的变化会影响焊丝熔化率和焊接平均电流的变化，在平衡稳定的焊接状态下，焊丝干伸长度的变化会从焊接输出电流的变化反映出来。以此作为焊丝干伸长度的反馈信号，对焊丝干伸长度进行补偿和控制。该系统将测试到电流平均值与设定的标准值比较，调节输出值来动态改变峰值设定，将干伸长度上的电压变化补偿，从而保证电弧上的压降不变。该焊丝干伸长控制和电弧电压补偿系统从原理上只可能用于自动焊系统(焊枪与工件的距离不变)。而且，由于焊丝干伸长的反馈信号来自焊接平均电流的检测，系统控制的动态响应很慢，难以获得较好的效果。

d.电弧电压负反馈系统，将电弧电压引入负反馈系统，期望消除或减少在扰动发生时弧长的变化。有些文献也称之为所谓的“弧长负反馈系统”，实质上反馈量是电弧电压，因为电弧电压不代表弧长。一般电弧电压取自焊接回路两端，电弧电压为：

$u_a=L\frac{di}{dt}+ri+E_a+k_{a}i+{\mathrm{aL}}_a$

其中，

u_a---电弧电压；

L---焊接回路电缆电感；

r---焊接回路电缆电阻；

i---焊接回路电流；

E_a，k_a，a---电弧参数，均为常数；

L_a---电弧长度；

从上式可以看出，在电弧电压的检测值中，有项跟焊接回路的电流变化率有关，有ri和k_ai两项的大小跟焊接回路的电流成正比。如果焊接回路的电流是变化的，那么，ri和k_ai三项都将随电流变化而变化，而且比弧长变化引起aL_a项的变化量大得多，所以所检测到的电弧电压的变化根本就不反映弧长的变化。即使电压检测线直接连接到导电咀和工件，避免了电缆电压的干扰，但是，当电流变化时k_ai项的变化量也比弧长变化引起aL_a项的变化量大得多。因此，这里的电弧电压的变化并不反映弧长的变化，传统的电弧电压负反馈系统根本就不能有效地控制弧长。

发明内容

针对市场上的脉冲MIG焊方法和系统存在的问题，本发明提供了一种脉冲MIG焊电弧控制方法和系统，采取相应的技术措施，解决了传统脉冲MIG焊存在的上述问题，取得了很好的焊接工艺效果。

本发明的技术方案为：一种脉冲MIG焊接电弧控制方法，该控制方法采用焊丝送进速度信号的开环前馈控制方式和电弧长度信号的闭环负反馈控制方式共同控制脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率，以便保持焊丝送进速度和熔化速度的动态平衡，并且在焊接电流调节、送丝速度扰动或电弧长度扰动发生时维持系统的电弧长度不变和熔滴的射流过渡方式不变，所述焊接电流通过送丝速度调节。

本发明提供的脉冲MIG焊接电弧控制方法，由于采用了焊丝送进速度信号的开环前馈控制方式控制脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率，也就是根据送丝速度调节了焊接平均电流和焊丝熔化速度，使焊丝送进速度和熔化速度保持动态平衡，实现了脉冲参数和熔化速度自动与送丝速度相匹配，保持焊丝送进速度和熔化速度相同；由于本发明的脉冲MIG焊接电弧控制方法采用了电弧长度信号的闭环负反馈控制方式控制脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率，也就是根据电弧长度采用负反馈方式调节了焊接电流的脉冲频率、平均电流和焊丝熔化速度，使焊丝送进速度和熔化速度保持动态平衡，所以，当电弧长度扰动发生时能够维持系统的电弧长度不变。由于上述两种控制方式共同起作用，所以在焊接电流调节(通过送丝速度调节)、送丝速度扰动或电弧长度扰动发生时，能够保持焊丝送进速度和熔化速度的动态平衡，维持系统的电弧长度不变；由于系统是通过调节脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率来获得焊接平均电流调节和弧长负反馈调节，而不是通过调节电流幅度来实现弧长负反馈调节。所以，在弧长负反馈调节过程中熔滴的射流过渡方式能够维持不变。因为在负反馈过程的调节量是脉冲频率，而影响熔滴过渡方式的脉冲宽度、脉冲峰值电流和维弧电流都维持不变。

本发明所提供一种脉冲MIG焊控制方法，通过切换阶梯形电源外特性中恒压特性段的给定值Ub和Up来获得焊接电压、电流的脉冲波形；通过将送丝速度的前馈控制信号Vf、电弧弧长反馈控制信号Ul和电弧长度设定信号La在比较放大器中叠加后控制维弧宽度定时器输出的维弧宽度Tb，实现送丝速度的前馈开环控制和电弧弧长的闭环负反馈控制；电弧弧长的负反馈信号是这样获得的：维弧期间的弧长信号用运行在恒流电源特性下的维弧电压表示，脉冲期间及其后沿过渡过程的弧长信号用脉冲发生前一时刻的上述维弧电压表示。在维弧期间电弧运行在恒流电源特性下，电弧电压Ua通过闭合的电子开关、电压保持器和校正放大器形成弧长反馈信号Ul进入弧长控制的比较放大器，经过校正放大器后调节维弧宽度定时器的输出维弧宽度Tb。在脉冲Tp及其后沿过渡过程期间，或门获得了脉冲宽度Tp及其后沿过渡过程期间的信号，关断电子开关，并切断了电弧电压信号Ua，电压保持器保持电子开关切断前一时刻的维弧电压作为该脉冲Tp及其后沿过渡过程期间的弧长信号。

优选的，用于电弧闭环负反馈控制的实时弧长信号检测方法是：以运行在恒流电源特性下的维弧电压来表示电弧在维弧期间的电弧弧长，以脉冲发生前一时刻的上述维弧电压来表示该脉冲及其后沿过渡过程期间的电弧弧长。

相对于现有技术，本发明脉冲MIG焊接电弧控制方法和系统具有如下优点及有益效果：在焊接工艺性能上有了很大的提高，而且系统的动态响应方面有很强的适应性，为新的焊接工艺的开发和应用创造了新途径。所述方法和系统的特征在于：可以用于采用焊丝脉动送进方式焊接来控制焊缝熔深和成形。即，所述方法和系统可以在焊接过程中采用脉动送进的方式使焊丝送进速度和脉冲MIG焊接电流发生周期性变化，以便周期性地控制焊接电弧的热输入，控制焊缝的成形和熔深。

附图说明

图1.为脉冲MIG焊接电弧控制方法和系统；

图2.为采用切换阶梯形电源外特性获得焊接电压、电流脉冲波形。

实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明提供一种脉冲MIG焊接电弧控制方法，该控制方法采用焊丝送进速度信号的开环前馈控制方式和电弧长度信号的闭环负反馈控制方式共同控制脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率，以便保持焊丝送进速度和熔化速度的动态平衡，并且在焊接电流调节(通过送丝速度调节)、送丝速度扰动或电弧长度扰动发生时维持系统的电弧长度不变和熔滴的射流过渡方式不变。

本发明提供的脉冲MIG焊接电弧控制方法，由于采用了焊丝送进速度信号的开环前馈控制方式控制脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率，也就是根据送丝速度调节了焊接平均电流和焊丝熔化速度，使焊丝送进速度和熔化速度保持动态平衡，实现了脉冲参数和熔化速度自动与送丝速度相匹配，保持焊丝送进速度和熔化速度相同；由于本发明的脉冲MIG焊接电弧控制方法采用了电弧长度信号的闭环负反馈控制方式控制脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率，也就是根据电弧长度采用负反馈方式调节了焊接电流的脉冲频率、平均电流和焊丝熔化速度，使焊丝送进速度和熔化速度保持动态平衡，所以，当电弧长度扰动发生时能够维持系统的电弧长度不变。由于上述两种控制方式共同起作用，所以在焊接电流调节(通过送丝速度调节)、送丝速度扰动或电弧长度扰动发生时，能够保持焊丝送进速度和熔化速度的动态平衡，维持系统的电弧长度不变。由于系统是通过调节脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率来获得焊接平均电流调节和弧长负反馈调节，而不是通过调节电流幅度来实现弧长负反馈调节。所以，在弧长负反馈调节过程中熔滴的射流过渡方式能够维持不变。因为在负反馈过程的调节量是脉冲频率，而影响熔滴过渡方式的脉冲宽度、脉冲峰值电流和维弧电流维持不变。

本发明提供的用于上述脉冲MIG电弧控制方法的系统，如图1所示，如图1所示，本发明包括依次连接的电子开关3、比较放大器4、校正放大器5、放大器6、外特性连接器7、驱动8及焊接逆变电源9，比较放大器1经校正放大器2后与外特性连接器7连接，比较放大器15经校正放大器16后与外特性连接器7连接，电子开关23、电压保持器24、校正放大器25、比较放大器21、校正放大器22、维弧宽度定时器17及脉冲宽度定时器18依次连接，电子开关23从导电咀获取电弧电压Ua，从送丝电机11处获取的电弧电压Ua经隔离19、送丝速度控制系数或函数20后输入到比较放大器21中，维弧宽度定时器17向脉冲宽度定时器18输出维弧宽度Tb，脉冲宽度定时器18向或门26输出脉冲后沿宽度信号Ta以控制电子开关23的闭合或关断。外特性连接器7用于调制三个放大信号，用于控制焊接电源的外特性。

该系统通过切换阶梯形电源外特性中恒压特性段的给定值Ub和Up来获得焊接电压、电流的脉冲波形；通过将送丝速度的前馈控制信号Vf、电弧弧长反馈控制信号Ul和电弧长度设定信号La在比较放大器21中叠加后控制维弧宽度定时器17输出的维弧宽度Tb，实现送丝速度的前馈开环控制和电弧弧长的闭环负反馈控制；电弧弧长的负反馈信号是这样获得的：维弧期间的弧长信号用运行在恒流电源特性下的维弧电压表示，脉冲期间及其后沿过渡过程的弧长信号用脉冲发生前一时刻的上述维弧电压表示。在维弧期间电弧运行在恒流电源特性下，电弧电压ua通过闭合的电子开关23、电压保持器24和校正放大器25形成弧长反馈信号ul进入弧长控制的比较放大器21，经过另一校正放大器22后调节维弧宽度定时器17的输出维弧宽度Tb。在脉冲Tp及其后沿过渡过程期间，或门26获得了脉冲宽度Tp及其后沿过渡过程期间的信号，关断电子开关23，并切断了电弧电压信号ua，电压保持器24保持电子开关切断前一时刻的维弧电压作为该脉冲Tp及其后沿过渡过程期间的弧长信号。

本发明用于电弧闭环负反馈控制的实时弧长信号检测方法是：以运行在恒流电源特性下的维弧电压来表示电弧在维弧期间的电弧弧长，以脉冲发生前一时刻的上述维弧电压来表示该脉冲及其后沿过渡过程期间的电弧弧长。

本发明脉冲MIG焊接电弧控制方法和系统在焊接工艺性能上有了很大的提高，而且系统的动态响应方面有很强的适应性，为新的焊接工艺的开发和应用创造了新途径。所述方法和系统的特征在于：可以用于采用焊丝脉动送进方式焊接来控制焊缝熔深和成形。即，所述方法和系统可以在焊接过程中采用脉动送进的方式使焊丝送进速度和脉冲MIG焊接电流发生周期性变化，以便周期性地控制焊接电弧的热输入，控制焊缝的成形和熔深。

本发明的脉冲MIG焊电弧控制方法和系统的焊接电源是通过双阶梯形外特性的切换来产生焊接电压、电流脉冲的，如图2所示。焊接电源的输出具有双阶梯形外特性ABCDE，由四段特性连接而成，如图2所示。其中AB段为电源电压，BC段为小恒流特性I1，CD段为恒压特性Ub。DE为大恒流特性I2。通过周期性切换双阶梯形外特性中的恒压外特性段CD，获得维弧期间的双阶梯形外特性ABCDE和脉冲期间的双阶梯形外特性ABC1D1E，分别与弧长为La的电弧特性相交于Ob和Op两点。维弧期间电弧工作在小恒流特性段I1，维弧电流为Ib，脉冲期间电弧工作在恒压特性段Up，脉冲电流为Ip。上述电源特性的组合使维弧期间电弧工作在恒流特性上，脉冲期间电弧工作在恒压特性上,符合前面所阐述关于脉冲MIG焊电弧对电源特性的要求。

本发明的脉冲MIG焊电弧控制方法和系统是通过图1所示的详细技术方案实现的。图1中各部分分别为：

1---比较放大器 15---比较放大器

2---校正放大器 16---校正放大器

3---电子开关 17---维弧宽度定时器

4---比较放大器 18---脉冲宽度定时器

5---校正放大器 19---隔离

6---放大器 20---送丝速度控制系数或函数

7---外特性连接器 21---比较放大器

8---驱动 22---校正放大器

9---焊接逆变电源 23---电子开关

10---焊接工件 24---电压保持器

11---送丝电机 25---校正放大器

12---电机速度控制装置 26---或门

13---电流传感器 27---脉冲后沿宽度定时器

14---导电咀

焊接逆变电源9的输出具有双阶梯形外特性，分别由小恒流特性段I1、恒压特性段Ub和大恒流特性段I2通过外特性连接器7连接而成。小恒流特性段I1由给定值为I1的电流闭环负反馈控制系统来实现，供给维弧电流。维弧电流很小，以直径为1.2mm的低碳钢焊丝为例，维弧电流一般为25-30A；大恒流特性段I2由给定值为I2的电流闭环负反馈控制系统来实现，用于限制电源的输出电流；恒压特性段由焊接电源电压ua的电压负反馈控制系统来实现，恒压特性段的给定值为Ub和Up，由电子开关3来周期性切换，获得脉冲的焊接电流和电压波形。脉冲发生器由维弧宽度定时器17和脉冲宽度定时器18互相交替触发组成，脉冲宽度定时器的输出宽度TP固定不变，由焊丝材料和焊丝直径来决定，通过实验来确定，以合适的脉冲电流幅值和宽度保证熔滴的射流过渡方式。以直径为1.2mm的低碳钢焊丝为例，上述脉冲参数为：Ip＝400A，Tp＝3.2ms。维弧宽度定时器的宽度Tb由送丝速度Vf、弧长反馈值ul和弧长给定值La来共同决定，在比较放大器21中叠加后去控制维弧宽度定时器17输出的维弧宽度Tb，实现送丝速度的前馈开环控制和电弧弧长的闭环负反馈控制。送丝速度由送丝电机11的转速取得，通过隔离19和送丝速度控制系数或函数20形成送丝速度控制信号Vf，对维弧宽度Tb实现送丝速度的前馈开环控制。由于上述送丝速度属于开环控制，所以送丝速度的控制系数或函数20必须事先通过实验来决定，使得当送丝速度变化时，随着焊接电流的变化，脉冲MIG电弧控制系统的弧长和熔滴射流过渡方式不变。电弧长度的控制方式属于闭环负反馈控制，要建立真正的弧长闭环负反馈控制系统，首先要获取真实反映弧长变化的弧长信号，电弧电压ua并不能够真实反映弧长的变化，因为它含有几项反映电流的变化而不是弧长的变化。

$u_a=L\frac{di}{dt}+ri+E_a+k_{a}i+{\mathrm{aL}}_a$

其中，

u_a---电弧电压；

L---焊接回路电缆电感；

r---焊接回路电缆电阻；

i---焊接回路电流；

E_a，k_a，a---电弧参数，均为常数；

L_a---电弧长度；

从上式可以看出，当电流i变化时，ri和k_ai三项都将随电流变化而变化，而且每一项的变化量都比弧长变化引起aL_a项的变化量大得多，所以所检测到的电弧电压的变化根本就不反映弧长的变化。但是，如果电流i是不变的，那么项的值为0，ri和kai两项均为常数，常数在电路中可以通过设置抵消掉，也就是说，只有当电弧工作恒流的条件下的电弧电压，才能反映弧长的变化。因此，在本发明的脉冲MIG电弧控制方法和系统中，维弧期间的弧长信号用运行在恒流电源特性下的维弧电压表示。而在脉冲期间，电流和电流变化率都很大，这时的电弧电压并不反映弧长。考虑到脉冲的时间很短，每个脉冲过渡一个熔滴，弧长在脉冲期间变化量不大，而且，每个脉冲的熔滴过渡基本上都发生在脉冲的后期或者发生在脉冲结束后的维弧初期，因此，脉冲电流产生熔滴过渡对弧长的影响都会在该脉冲结束后的维弧时间反映出来，脉冲期间的弧长的实时变化完全可以忽略。由于脉冲后沿过渡过程的电流变化也很大，其电压也不反映弧长。所以，在本发明中，在脉冲期间及其后沿过渡过程的弧长信号用该脉冲发生前一时刻的维弧电压表示。在本发明的脉冲MIG电弧控制方法和系统中，用于弧长闭环负反馈控制的实时弧长信号检测方法是：以运行在恒流电源特性下的维弧电压来表示电弧在维弧期间的电弧弧长，以脉冲发生前一时刻的上述维弧电压来表示该脉冲及其后沿过渡过程期间的电弧弧长。

在本发明的脉冲MIG电弧控制方法和系统中，电弧弧长的负反馈信号是这样获得的：在维弧期间电弧运行在恒流电源特性下，电弧电压ua通过闭合的电子开关23、电压保持器24和校正放大器25形成弧长反馈信号ul进入弧长控制的比较放大器21，经过校正放大器22后调节维弧宽度定时器17的输出维弧宽度Tb。在脉冲Tp及其后沿过渡过程期间，或门26获得了脉冲宽度Tp及其后沿过渡过程期间的信号关断电子开关23，并切断了电弧电压信号ua，电压保持器24保持电子开关切断前一时刻的维弧电压作为该脉冲Tp及其后沿过渡过程期间的弧长信号。

由于本发明的脉冲MIG电弧控制方法和系统在电弧稳定性、弧长稳定性和熔滴射流过渡的稳定性等几个方面的焊接工艺性能有了很大的提高，而且系统在动态响应方面有很强的适应性，为新的焊接工艺的开发和应用创造了新途径。

本发明的脉冲MIG电弧控制方法和系统，可以用于采用焊丝脉动送进方式焊接来控制焊缝熔深和成形。即，所述方法和系统可以在焊接过程中采用焊丝脉动送进的方式使焊丝送进速度和脉冲MIG焊接电流发生周期性变化，以便周期性地控制焊接电弧的热输入，控制焊缝的成形和熔深。脉动送丝程序或电路从电机速度控制装置12中加入，通过焊接实验调节送丝脉动参数，使焊缝在高送丝速度和大电流下熔透，在低送丝速度和小电流下冷却凝固，以便控制焊缝背面的熔透和成形。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种脉冲MIG焊控制方法，其特征在于：采用焊丝送进速度信号的开环前馈控制方式和电弧长度信号的闭环负反馈控制方式共同控制脉冲MIG电弧的维弧宽度或脉冲频率，以便保持焊丝送进速度和熔化速度的动态平衡，并且在焊接电流调节、送丝速度扰动或电弧长度扰动发生时维持系统的电弧长度不变和熔滴的射流过渡方式不变，所述焊接电流通过送丝速度调节；

通过切换阶梯形电源外特性中恒压特性段的给定值Ub和Up来获得焊接电压、电流的脉冲波形；通过将送丝速度的前馈控制信号(Vf)、电弧弧长反馈控制信号(Ul)和电弧长度设定信号(La)在比较放大器(21)中叠加后控制维弧宽度定时器(17)输出的维弧宽度(Tb)，实现送丝速度的前馈开环控制和电弧弧长的闭环负反馈控制；电弧弧长的反馈信号是这样获得的：维弧期间的弧长信号用运行在恒流电源特性下的维弧电压表示，脉冲期间及其后沿过渡过程的弧长信号用脉冲发生前一时刻的上述维弧电压表示；在维弧期间电弧运行在恒流电源特性下，电弧电压(Ua)通过闭合的电子开关(23)、电压保持器(24)和校正放大器(25)形成弧长反馈信号(Ul)进入弧长控制的比较放大器(21)，经过另一校正放大器(22)后调节维弧宽度定时器(17)的输出维弧宽度(Tb)；在脉冲(Tp)及其后沿过渡过程期间，或门(26)获得了脉冲宽度(Tp)及其后沿过渡过程期间的信号，关断电子开关(23)，并切断了电弧电压信号(Ua)，电压保持器(24)保持电子开关切断前一时刻的维弧电压作为该脉冲(Tp)及其后沿过渡过程期间的弧长信号。